JP2014171030A - 映像処理装置、プロジェクター、および映像処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】第１平面と第２平面とが交わる部位に投射映像を投影する際に、映像の連続性を保ち、ユーザーの利便性を向上させること。
【解決手段】映像処理装置は、第１平面と第２平面とが所定の角度を有して交わる部位に投影する映像の台形歪みを補正する映像処理装置において、台形歪みを補正するための第１座標変換において参照される第１座標と台形歪みを補正するための第２座標変換において参照される第２座標とを算出する変換部と、変換部が算出した第１座標と第２座標とを合成した合成座標を生成する合成部と、合成部が生成した合成座標を用いて、台形歪みを補正するための座標変換を行う補正部と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】映像処理装置は、第１平面と第２平面とが所定の角度を有して交わる部位に投影する映像の台形歪みを補正する映像処理装置において、台形歪みを補正するための第１座標変換において参照される第１座標と台形歪みを補正するための第２座標変換において参照される第２座標とを算出する変換部と、変換部が算出した第１座標と第２座標とを合成した合成座標を生成する合成部と、合成部が生成した合成座標を用いて、台形歪みを補正するための座標変換を行う補正部と、を備える。
【選択図】図２
Description
本発明は、映像処理装置、プロジェクター、および映像処理方法に関する。
平面でない投影面（例えば、曲面、凹面、凸面など）に投射映像を投影するプロジェクターがある。例えば、特許文献１に記載の技術は、メモリーがスクリーンの投射面の形状に起因する投射映像の歪みを補正するために予め定められた近似式を保持し、入力手段において近似式のパラメータに数値を入力すると、近似式と数値とに基づいて投射映像の変形後の図形の形状を計算し、該計算によって求められた変形後の図形を用いて投射映像の変形処理を行い、変形処理された投射映像をスクリーンに投影するものである。
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、投射映像のゆがみを補正するために用いる近似式のパラメータをユーザーが設定するものであり、パラメータを正確に設定できない場合、投射映像中に映像の不連続が発生するという欠点があった。このように、第１平面と第２平面とが交わる部位に投射映像を投影する際のユーザーの利便性が十分でないという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、第１平面と第２平面とが交わる部位に投射映像を投影する際に、映像の連続性を保ち、ユーザーの利便性を向上させることができる映像処理装置、プロジェクター、および映像処理方法を提供することを課題とする。
（１）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、第１平面と第２平面とが所定の角度を有して交わる部位に投影する映像の台形歪みを補正する映像処理装置において、前記台形歪みを補正するための第１座標変換において参照される第１座標と前記台形歪みを補正するための第２座標変換において参照される第２座標とを算出する変換部と、前記変換部が算出した前記第１座標と前記第２座標とを合成した合成座標を生成する合成部と、前記合成部が生成した前記合成座標を用いて、前記台形歪みを補正するための座標変換を行う補正部と、を備えることを特徴とする映像処理装置である。
この構成により、映像処理装置は、第１平面と第２平面とが交わる部位に映像を投影する際に、台形歪みを補正するための２つの座標変換（第１座標変換および第２座標変換）で参照される座標（第１座標および第２座標）を合成し、合成した座標を用いた座標変換により台形歪みを補正するため、各座標変換の特性を活かした補正を行うことが可能となり、投射映像の連続性を保ち、ユーザーの利便性を向上させることができる。
（２）また、本発明の一態様は、前記第１座標変換は、前記第１平面と前記第２平面との交線において前記映像に不連続が生じ得る変換であり、前記第２座標変換は、前記交線において前記映像に不連続が生じ得ない変換であることを特徴とする映像処理装置である。
この構成により、映像処理装置は、第１平面と第２平面との交線において映像に不連続が生じ得ない第２座標変換で参照される座標を利用するため、投射映像の連続性を保ち、ユーザーの利便性を向上させることができる。
（３）また、本発明の一態様は、前記第１座標変換は、射影変換であり、前記第２座標変換は、一次式の変換であることを特徴とする映像処理装置である。
この構成により、映像処理装置は、補正後の映像に歪み（湾曲）が生じにくい射影変換と、映像に不連続が生じない一次式の変換の双方の特性を活かした補正を行うことが可能となるため、第１平面と第２平面とが交わる部位において映像の連続性を保ち、ユーザーの利便性を向上させることができる。
（４）また、本発明の一態様は、前記合成部は、前記第１座標と、前記第２座標とに重みを付けて合成することを特徴とする映像処理装置である。
この構成により、映像処理装置は、第１座標と第２座標とを適切な配分で合成することができるため、第１平面と第２平面とが交わる部位において映像の連続性を保ち、ユーザーの利便性を向上させることができる。
（５）また、本発明の一態様は、前記合成部は、前記第１平面と前記第２平面との交線に近づくほど前記第２座標の重みが重くなるように前記第１座標と前記第２座標とを合成することを特徴とする映像処理装置である。
この構成により、映像処理装置は、交線においては映像の不連続が抑制され、交線から離れた位置では映像の歪み（湾曲）が抑制された状態で映像の投影が可能になるため、第１平面と第２平面とが交わる部位において映像の連続性を保ち、ユーザーの利便性を向上させることができる。
（６）また、本発明の一態様は、前記合成部は、前記第１座標と、前記第２座標とに、水平方向と垂直方向とで異なる重みを付けて合成することを特徴とする映像処理装置である。
この構成により、映像処理装置は、水平方向と垂直方向のそれぞれに適切な補正を行うことができるため、第１平面と第２平面とが交わる部位において映像の連続性を保ち、ユーザーの利便性を向上させることができる。
（７）また、本発明の一態様は、第１平面と第２平面とが所定の角度を有して交わる部位に投影する映像の台形歪みを補正する映像処理装置を備えるプロジェクターにおいて、前記台形歪みを補正するための第１座標変換において参照される第１座標と前記台形歪みを補正するための第２座標変換において参照される第２座標とを算出する変換部と、前記変換部が算出した前記第１座標と前記第２座標とを合成した合成座標を生成する合成部と、前記合成部が生成した前記合成座標を用いて、前記台形歪みを補正するための座標変換を行う補正部と、前記補正部が前記座標変換を行った映像を投影する投影部と、を備えることを特徴とするプロジェクターである。
この構成により、プロジェクターは、第１平面と第２平面とが交わる部位に映像を投影する際に、台形歪みを補正するための２つの座標変換（第１座標変換および第２座標変換）で参照される座標（第１座標および第２座標）を合成し、合成した座標を用いた座標変換により台形歪みを補正するため、各座標変換の特性を活かした補正を行うことが可能となり、投射映像の連続性を保ち、ユーザーの利便性を向上させることができる。
（８）また、本発明の一態様は、第１平面と第２平面とが所定の角度を有して交わる部位に投影する映像の台形歪みを補正する映像処理方法において、前記台形歪みを補正するための第１座標変換において参照される第１座標と前記台形歪みを補正するための第２座標変換において参照される第２座標とを算出する算出ステップと、前記算出ステップにおいて算出された前記第１座標と前記第２座標とを合成した合成座標を生成する合成ステップと、前記合成ステップにおいて生成された前記合成座標を用いて、前記台形歪みを補正するための座標変換を行う補正ステップと、を有することを特徴とする映像処理方法である。
この構成により、映像処理方法は、第１平面と第２平面とが交わる部位に映像を投影する際に、台形歪みを補正するための２つの座標変換（第１座標変換および第２座標変換）で参照される座標（第１座標および第２座標）を合成し、合成した座標を用いた座標変換により台形歪みを補正するため、各座標変換の特性を活かした補正を行うことが可能となり、投射映像の連続性を保ち、ユーザーの利便性を向上させることができる。
本発明によれば、第１平面と第２平面とが交わる部位に投射映像を投影する際に、映像の連続性を保ち、ユーザーの利便性を向上させることができる。
（実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る映像処理装置を備えるプロジェクター１の使用状況Ｓ１、Ｓ２を示す概略図である。
プロジェクター１は、映像形成部としての液晶パネルを備えており、液晶パネル上に形成された映像を外部の投影面に投影する。本実施形態では、プロジェクター１は、第１平面Ｆ１と第２平面Ｆ２とが所定の角度θで交わる部位に映像を投影する。このような部位に映像を投影する際には、第１平面Ｆ１と第２平面Ｆ２との交線Ｌ１によって映像が２つに分割され、それぞれに台形歪みが生じるため、プロジェクター１は、台形歪みを第１平面Ｆ１と第２平面Ｆ２との平面ごとに補正する必要がある。本実施形態のプロジェクター１は、分割された各映像の頂点の位置をユーザーに指定させ、指定された頂点の位置に従って各映像を変形させることによって台形歪みを補正する。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る映像処理装置を備えるプロジェクター１の使用状況Ｓ１、Ｓ２を示す概略図である。
プロジェクター１は、映像形成部としての液晶パネルを備えており、液晶パネル上に形成された映像を外部の投影面に投影する。本実施形態では、プロジェクター１は、第１平面Ｆ１と第２平面Ｆ２とが所定の角度θで交わる部位に映像を投影する。このような部位に映像を投影する際には、第１平面Ｆ１と第２平面Ｆ２との交線Ｌ１によって映像が２つに分割され、それぞれに台形歪みが生じるため、プロジェクター１は、台形歪みを第１平面Ｆ１と第２平面Ｆ２との平面ごとに補正する必要がある。本実施形態のプロジェクター１は、分割された各映像の頂点の位置をユーザーに指定させ、指定された頂点の位置に従って各映像を変形させることによって台形歪みを補正する。
プロジェクター１の使用状況Ｓ１、Ｓ２において、プロジェクター１から投影される映像は、交線Ｌ１によって左右に分割されており、左側の第１平面Ｆ１に投影されている映像を投射映像Ｇ１Ｌ、右側の第２平面Ｆ２に投影されている映像を投射映像Ｇ１Ｒとする。この場合、ユーザーは、プロジェクター１に台形歪みを補正させるために、投射映像Ｇ１Ｌの４つの頂点と、投射映像Ｇ１Ｒの４つの頂点とを指定する。ただし、交線Ｌ１上の頂点である投射映像Ｇ１Ｌにおける右上の頂点と、投射映像Ｇ１Ｒにおける左上の頂点とは共通であり、投射映像Ｇ１Ｌにおける右下の頂点と、投射映像Ｇ１Ｒにおける左下の頂点とは共通である。このため、ユーザーは、６つの頂点を指定すればよい。使用状況Ｓ１、Ｓ２では、ユーザーによって指定された６つの頂点の位置に基づき、プロジェクター１が射影変換を利用して台形歪みを補正する場合の例を示している。
使用状況Ｓ１は、ユーザーが投射映像Ｇ１Ｌ、Ｇ１Ｒの頂点の位置を正確に指定したときの一例である。第１平面Ｆ１に投影される投射映像Ｇ１Ｌと、第２平面Ｆ２に投影される投射映像Ｇ１Ｒとは、交線Ｌ１上において、投射映像が不連続となることがなく、連続する投射映像となる。このとき、液晶パネル上の映像Ｐａ１は、映像Ｇ５Ｌ、Ｇ５Ｒを含む映像である。映像Ｇ５Ｌと映像Ｇ５Ｒとは、ユーザーが正確に頂点の位置を指定したため、交線Ｌ１上において不連続になることがなく、連続した映像となる。
一方、使用状況Ｓ２は、ユーザーが投射映像Ｇ１Ｌ、Ｇ１Ｒにおける頂点の位置を正確に指定できなかったときの一例である。頂点を正確に指定できない原因としては、プロジェクター１の光学的な歪み、投影面（第１平面Ｆ１および第２平面Ｆ２）の歪み、目視に起因する誤差などがある。第１平面Ｆ１に投影される投射映像Ｇ１Ｌと、第２平面Ｆ２に投影される投射映像Ｇ１Ｒとは、交線Ｌ１上において不連続になる。このとき、液晶パネル上の映像Ｐａ２は、映像Ｇ７Ｌ、Ｇ７Ｒを含む映像である。映像Ｇ７Ｌと映像Ｇ７Ｒとは、ユーザーが正確に頂点の位置を指定できなかったため、交線Ｌ１上において不連続になる。ここで、液晶パネル上の映像Ｐａ１の映像Ｇ３と液晶パネル上の映像Ｐａ２の映像Ｇ６とを比較すると、液晶パネル上の映像Ｐａ２における、映像Ｇ６は、映像Ｇ３に対応する補正形状Ｈ１からずれた補正形状となる。
図２は、本実施形態に係るプロジェクター１の構成の一例を示す概略ブロック図である。
プロジェクター１は、操作部１１と、生成部１２と、入力部１３と、補正部１４と、投影部１５とを含んで構成される。また、生成部１２は、算出部１２１と、変換部１２２と、合成部１２３とを含んで構成される。また、算出部１２１は、第１変換係数算出部１２１１と、第２変換係数算出部１２１２とを含んで構成される。また、変換部１２２は、第１変換部１２２１と、第２変換部１２２２とを含んで構成される。また、補正部１４は、記憶部１４１と、座標補間部１４２と、フレームバッファ１４３と、画像補間部１４４とを含んで構成される。プロジェクター１は、その他一般的なプロジェクターの機能を有するが、図示および説明は省略する。
プロジェクター１は、操作部１１と、生成部１２と、入力部１３と、補正部１４と、投影部１５とを含んで構成される。また、生成部１２は、算出部１２１と、変換部１２２と、合成部１２３とを含んで構成される。また、算出部１２１は、第１変換係数算出部１２１１と、第２変換係数算出部１２１２とを含んで構成される。また、変換部１２２は、第１変換部１２２１と、第２変換部１２２２とを含んで構成される。また、補正部１４は、記憶部１４１と、座標補間部１４２と、フレームバッファ１４３と、画像補間部１４４とを含んで構成される。プロジェクター１は、その他一般的なプロジェクターの機能を有するが、図示および説明は省略する。
操作部１１は、ユーザーからの各種操作を受け付け、各種操作に応じた操作信号を生成部１２に出力する。操作部１１は、例えば、ユーザーから映像の頂点の位置座標の入力を受け付けると、該位置座標を生成部１２に出力する。
生成部１２は、操作部１１から入力された映像の頂点の位置座標に基づいて、歪み補正形状を指定するための座標テーブルを生成する。生成部１２は、生成した座標テーブルを補正部１４に出力する。具体的には、入力部１３から補正部１４に入力される映像を入力映像とし、補正部１４から投影部１５に出力される補正後の映像、即ち液晶パネル上に形成される映像を出力映像とする場合に、生成部１２は、出力映像の画素の位置座標を表す画素座標（ｉ，ｊ）が参照する入力映像の位置座標が表す参照座標（ｘ，ｙ）を、所定の画素間隔で求め、座標テーブルを生成する。
生成部１２は、操作部１１から入力された映像の頂点の位置座標に基づいて、歪み補正形状を指定するための座標テーブルを生成する。生成部１２は、生成した座標テーブルを補正部１４に出力する。具体的には、入力部１３から補正部１４に入力される映像を入力映像とし、補正部１４から投影部１５に出力される補正後の映像、即ち液晶パネル上に形成される映像を出力映像とする場合に、生成部１２は、出力映像の画素の位置座標を表す画素座標（ｉ，ｊ）が参照する入力映像の位置座標が表す参照座標（ｘ，ｙ）を、所定の画素間隔で求め、座標テーブルを生成する。
図３は、本実施形態に係る画素座標と参照座標との関係を示す説明図である。
生成部１２は、出力映像Ｐａ３の画素の位置座標を表す画素座標（ｉ，ｊ）が参照する入力映像Ｇ１５の位置座標が表す参照座標（ｘ，ｙ）を、所定の画素間隔で求め、座標テーブルを生成する。例えば、所定の画素間隔が１６画素間隔であれば、生成部１２は、画素座標（ｉ，ｊ）＝（０，０）、（０，１６）、・・・、（１６，０）、（１６，１６）・・・が参照する入力映像の参照座標として座標テーブルを生成する。
生成部１２は、出力映像Ｐａ３の画素の位置座標を表す画素座標（ｉ，ｊ）が参照する入力映像Ｇ１５の位置座標が表す参照座標（ｘ，ｙ）を、所定の画素間隔で求め、座標テーブルを生成する。例えば、所定の画素間隔が１６画素間隔であれば、生成部１２は、画素座標（ｉ，ｊ）＝（０，０）、（０，１６）、・・・、（１６，０）、（１６，１６）・・・が参照する入力映像の参照座標として座標テーブルを生成する。
図２に戻って、入力部１３は、プロジェクター１の外部（例えば、パソコン）から映像信号の入力を受け付ける。入力部１３は、入力された映像信号を補正部１４に出力する。
補正部１４は、入力部１３から入力された映像信号に対し、生成部１２から入力された座標テーブルを参照し、歪み補正を行う。
投影部１５は、光源としての放電ランプ、映像形成装置としての液晶パネル、投射光学系としての投影レンズなどを備え、補正部１４から入力された補正映像を液晶パネル上に形成し、投射映像として投影面に投影する。なお、投影部１５の構成は、上記に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、光源として、発光ダイオードや半導体レーザーなどの固体光源を用いてもよいし、映像形成装置として、デジタルミラーデバイスなどを用いてもよい。
補正部１４は、入力部１３から入力された映像信号に対し、生成部１２から入力された座標テーブルを参照し、歪み補正を行う。
投影部１５は、光源としての放電ランプ、映像形成装置としての液晶パネル、投射光学系としての投影レンズなどを備え、補正部１４から入力された補正映像を液晶パネル上に形成し、投射映像として投影面に投影する。なお、投影部１５の構成は、上記に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、光源として、発光ダイオードや半導体レーザーなどの固体光源を用いてもよいし、映像形成装置として、デジタルミラーデバイスなどを用いてもよい。
図４は、本実施形態に係る入力映像Ｇ１８および出力映像Ｇ１９における頂点Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ０’、Ｐ１’、Ｐ２’、Ｐ３’、Ｐ４’、Ｐ５’の位置座標の一例を示す説明図である。
入力映像Ｇ１８における頂点Ｐ０の位置座標を（ｘ０，ｙ０）、頂点Ｐ１の位置座標を（ｘ１，ｙ１）、頂点Ｐ２の位置座標を（ｘ２，ｙ２）、頂点Ｐ３の位置座標を（ｘ３，ｙ３）、頂点Ｐ４の位置座標を（ｘ４，ｙ４）、頂点Ｐ５の位置座標を（ｘ５，ｙ５）、と各々定義する。また出力映像Ｇ１９における頂点Ｐ０’の位置座標を（ｘ０’、ｙ０’）、頂点Ｐ１’の位置座標を（ｘ１’、ｙ１’）、頂点Ｐ２’の位置座標を（ｘ２’、ｙ２’）、頂点Ｐ３’の位置座標を（ｘ３’、ｙ３’）、頂点Ｐ４’の位置座標を（ｘ４’、ｙ４’）、頂点Ｐ５’の位置座標を（ｘ５’、ｙ５’）、と各々定義する。
ここで、入力映像Ｇ１８における第１平面と第２平面とが交わる交線は、映像の縦方向（垂直方向、Ｙ軸方向）に平行（ｘ１＝ｘ４）とする。
入力映像Ｇ１８における頂点Ｐ０の位置座標を（ｘ０，ｙ０）、頂点Ｐ１の位置座標を（ｘ１，ｙ１）、頂点Ｐ２の位置座標を（ｘ２，ｙ２）、頂点Ｐ３の位置座標を（ｘ３，ｙ３）、頂点Ｐ４の位置座標を（ｘ４，ｙ４）、頂点Ｐ５の位置座標を（ｘ５，ｙ５）、と各々定義する。また出力映像Ｇ１９における頂点Ｐ０’の位置座標を（ｘ０’、ｙ０’）、頂点Ｐ１’の位置座標を（ｘ１’、ｙ１’）、頂点Ｐ２’の位置座標を（ｘ２’、ｙ２’）、頂点Ｐ３’の位置座標を（ｘ３’、ｙ３’）、頂点Ｐ４’の位置座標を（ｘ４’、ｙ４’）、頂点Ｐ５’の位置座標を（ｘ５’、ｙ５’）、と各々定義する。
ここで、入力映像Ｇ１８における第１平面と第２平面とが交わる交線は、映像の縦方向（垂直方向、Ｙ軸方向）に平行（ｘ１＝ｘ４）とする。
図２に戻って、第１変換係数算出部１２１１は、出力映像における座標（以下、出力座標と称する。）から入力映像における座標（以下、入力座標と称する。）への第１変換（第１座標変換）の変換係数を算出する。ここで、第１変換とは、例えば、射影変換である。
第１変換として射影変換を用いる場合、図４における頂点Ｐ０’、Ｐ１’、Ｐ４’、Ｐ５’で囲まれた（第１平面に投影される）映像の変換に対する第１変換係数をＡｐｅｒＬ、ＢｐｅｒＬ、ＣｐｅｒＬ、ＤｐｅｒＬ、ＥｐｅｒＬ、ＦｐｅｒＬ、ＧｐｅｒＬ、ＨｐｅｒＬとし、図４における頂点Ｐ１’、Ｐ２’、Ｐ３’、Ｐ４’で囲まれた（第２面に投影される）映像の変換に対する第１変換係数をＡｐｅｒＲ、ＢｐｅｒＲ、ＣｐｅｒＲ、ＤｐｅｒＲ、ＥｐｅｒＲ、ＦｐｅｒＲ、ＧｐｅｒＲ、ＨｐｅｒＲとすると、出力座標（ｘ’，ｙ’）から入力座標（ｘ，ｙ）への変換は、次式により定義される。
第１変換として射影変換を用いる場合、図４における頂点Ｐ０’、Ｐ１’、Ｐ４’、Ｐ５’で囲まれた（第１平面に投影される）映像の変換に対する第１変換係数をＡｐｅｒＬ、ＢｐｅｒＬ、ＣｐｅｒＬ、ＤｐｅｒＬ、ＥｐｅｒＬ、ＦｐｅｒＬ、ＧｐｅｒＬ、ＨｐｅｒＬとし、図４における頂点Ｐ１’、Ｐ２’、Ｐ３’、Ｐ４’で囲まれた（第２面に投影される）映像の変換に対する第１変換係数をＡｐｅｒＲ、ＢｐｅｒＲ、ＣｐｅｒＲ、ＤｐｅｒＲ、ＥｐｅｒＲ、ＦｐｅｒＲ、ＧｐｅｒＲ、ＨｐｅｒＲとすると、出力座標（ｘ’，ｙ’）から入力座標（ｘ，ｙ）への変換は、次式により定義される。
第１変換係数算出部１２１１は、式（１）に頂点の位置座標（ｘ０，ｙ０）、（ｘ１，ｙ１）、（ｘ４，ｙ４）、（ｘ５，ｙ５）、（ｘ０’，ｙ０’）、（ｘ１’，ｙ１’）、（ｘ４’，ｙ４’）、（ｘ５’，ｙ５’）を代入し、式（２）に頂点の位置座標（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）、（ｘ４，ｙ４）、（ｘ１’，ｙ１’）、（ｘ２’，ｙ２’）、（ｘ３’，ｙ３’）、（ｘ４’，ｙ４’）を代入する。第１変換係数算出部１２１１は、頂点の位置座標を代入した式（１）、（２）の各々に対して８元連立方程式を計算することで第１変換係数ＡｐｅｒＬ、ＢｐｅｒＬ、ＣｐｅｒＬ、ＤｐｅｒＬ、ＥｐｅｒＬ、ＦｐｅｒＬ、ＧｐｅｒＬ、ＨｐｅｒＬ、および第１変換係数ＡｐｅｒＲ、ＢｐｅｒＲ、ＣｐｅｒＲ、ＤｐｅｒＲ、ＥｐｅｒＲ、ＧｐｅｒＲ、ＦｐｅｒＲ、ＨｐｅｒＲを算出する。
第２変換係数算出部１２１２は、入力座標から出力座標への第２変換（第２座標変換）の変換係数を算出する。ここで、第２変換とは、一次式の変換であり、例えば、バイリニア変換やアフィン変換などの一次式を用いた変換である。
第２変換としてバイリニア変換を用いる場合、図４における頂点Ｐ０、Ｐ１、Ｐ４、Ｐ５で囲まれた（第１平面に投影される）映像の変換に対する第２変換係数をＡｂｉｌＬ、ＢｂｉｌＬ、ＣｂｉｌＬ、ＤｂｉｌＬ、ＥｂｉｌＬ、ＦｂｉｌＬ、ＧｂｉｌＬ、ＨｂｉｌＬとし、図４における頂点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４で囲まれた（第２面に投影される）映像の変換に対する第２変換係数をＡｂｉｌＲ、ＢｂｉｌＲ、ＣｂｉｌＲ、ＤｂｉｌＲ、ＥｂｉｌＲ、ＦｂｉｌＲ、ＧｂｉｌＲ、ＨｂｉｌＲとすると、入力座標（ｘ，ｙ）から出力座標（ｘ’，ｙ’）への変換は、次式により定義される。
第２変換としてバイリニア変換を用いる場合、図４における頂点Ｐ０、Ｐ１、Ｐ４、Ｐ５で囲まれた（第１平面に投影される）映像の変換に対する第２変換係数をＡｂｉｌＬ、ＢｂｉｌＬ、ＣｂｉｌＬ、ＤｂｉｌＬ、ＥｂｉｌＬ、ＦｂｉｌＬ、ＧｂｉｌＬ、ＨｂｉｌＬとし、図４における頂点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４で囲まれた（第２面に投影される）映像の変換に対する第２変換係数をＡｂｉｌＲ、ＢｂｉｌＲ、ＣｂｉｌＲ、ＤｂｉｌＲ、ＥｂｉｌＲ、ＦｂｉｌＲ、ＧｂｉｌＲ、ＨｂｉｌＲとすると、入力座標（ｘ，ｙ）から出力座標（ｘ’，ｙ’）への変換は、次式により定義される。
第２変換係数算出部１２１２は、式（３）に頂点の位置座標（ｘ０，ｙ０）、（ｘ１，ｙ１）、（ｘ４，ｙ４）、（ｘ５，ｙ５）、（ｘ０’，ｙ０’）、（ｘ１’，ｙ１’）、（ｘ４’，ｙ４’）、（ｘ５’，ｙ５’）を代入し、式（４）に頂点の位置座標（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）、（ｘ４，ｙ４）、（ｘ１’，ｙ１’）、（ｘ２’，ｙ２’）、（ｘ３’，ｙ３’）、（ｘ４’，ｙ４’）を代入する。第２変換係数算出部１２１２は、頂点の位置座標を代入した式（３）、（４）の各々に対して４元連立方程式を計算することで第２変換係数ＡｂｉｌＬ、ＢｂｉｌＬ、ＣｂｉｌＬ、ＤｂｉｌＬ、ＥｂｉｌＬ、ＦｂｉｌＬ、ＧｂｉｌＬ、ＨｂｉｌＬおよび第２変換係数ＡｂｉｌＲ、ＢｂｉｌＲ、ＣｂｉｌＲ、ＤｂｉｌＲ、ＥｂｉｌＲ、ＦｂｉｌＲ、ＧｂｉｌＲ、ＨｂｉｌＲを算出する。
変換部１２２は、算出部１２１が算出した第１変換係数および第２変換係数から出力映像の出力座標（ｘ’，ｙ’）が参照する入力映像の入力座標（ｘ、ｙ）を計算する。
第１変換部１２２１は、式（１）および式（２）を用いて、座標（ｘｐｅｒ，ｙｐｅｒ）を計算する。
第２変換部１２２２は、式（３）および式（４）を変形した式（５）および式（６）を用いて、座標（ｘｂｉｌ，ｙｂｉｌ）を計算する。具体的には、第２変換部１２２２は、式（５）または式（６）を用いて得られた４つの解のうち、得られた解と映像の中心との距離が最も小さい組み合わせを座標（ｘｂｉｌ，ｙｂｉｌ）として計算する。
第１変換部１２２１は、式（１）および式（２）を用いて、座標（ｘｐｅｒ，ｙｐｅｒ）を計算する。
第２変換部１２２２は、式（３）および式（４）を変形した式（５）および式（６）を用いて、座標（ｘｂｉｌ，ｙｂｉｌ）を計算する。具体的には、第２変換部１２２２は、式（５）または式（６）を用いて得られた４つの解のうち、得られた解と映像の中心との距離が最も小さい組み合わせを座標（ｘｂｉｌ，ｙｂｉｌ）として計算する。
ここで、式（５）は、図４における頂点Ｐ０、Ｐ１、Ｐ４、Ｐ５で囲まれた（第１平面に投影される）映像に対する第２変換式であり、式（６）は、図４における頂点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４で囲まれた（第２面に投影される）映像に対する第２変換式である。
合成部１２３は、変換部１２２が計算した座標（ｘｐｅｒ，ｙｐｅｒ）および座標（ｘｂｉｌ，ｙｂｉｌ）を合成する。具体的には、第１平面と第２平面とが交わる交線に近いほど座標（ｘｂｉｌ，ｙｂｉｌ）の割合を大きく（例えば、１００％）し、そこから離れるにしたがって座標（ｘｐｅｒ，ｙｐｅｒ）の割合が大きくなるように合成する。合成部１２３は、例えば、合成後の座標を(ｘｃｏｍ，ｙｃｏｍ)とすれば、式（７）を用いて座標の合成を行う。
合成部１２３は、変換部１２２が計算した座標（ｘｐｅｒ，ｙｐｅｒ）および座標（ｘｂｉｌ，ｙｂｉｌ）を合成する。具体的には、第１平面と第２平面とが交わる交線に近いほど座標（ｘｂｉｌ，ｙｂｉｌ）の割合を大きく（例えば、１００％）し、そこから離れるにしたがって座標（ｘｐｅｒ，ｙｐｅｒ）の割合が大きくなるように合成する。合成部１２３は、例えば、合成後の座標を(ｘｃｏｍ，ｙｃｏｍ)とすれば、式（７）を用いて座標の合成を行う。
ここで、Ｗｘ、Ｗｙは、水平方向（Ｘ軸方向）の重み、垂直方向（Ｙ軸方向）の重みを表し、α、βは、第１変換と第２変換とを合成する重みＷｘ、Ｗｙを調整するパラメータである。なお、重みＷｘ、Ｗｙを調整するパラメータは、互いに異なる値が好ましいが、同じ値であってもよい。
生成部１２は、画素座標が参照する参照座標を（ｘ’，ｙ’）＝（ｉ，ｊ）として座標テーブルを生成する。生成部１２は、生成した座標テーブルを記憶部１４１に記憶させる。
なお、本実施形態において交線がＹ軸方向に平行であるとしたが、交線がＸ軸方向に平行な場合にも応用可能である。また、交線がＸ軸方向、Ｙ軸方向のいずれにも平行でない場合（例えば、傾きを持っている場合）、合成部１２３は、第１平面と第２平面との交線を式（８）と表し、式（９）を用いることで、座標の合成を行ってもよい。
生成部１２は、画素座標が参照する参照座標を（ｘ’，ｙ’）＝（ｉ，ｊ）として座標テーブルを生成する。生成部１２は、生成した座標テーブルを記憶部１４１に記憶させる。
なお、本実施形態において交線がＹ軸方向に平行であるとしたが、交線がＸ軸方向に平行な場合にも応用可能である。また、交線がＸ軸方向、Ｙ軸方向のいずれにも平行でない場合（例えば、傾きを持っている場合）、合成部１２３は、第１平面と第２平面との交線を式（８）と表し、式（９）を用いることで、座標の合成を行ってもよい。
記憶部１４１は、生成部１２が生成した座標テーブルを記憶する。
座標補間部１４２は、記憶部１４１から座標テーブルを読み出し、読み出した座標テーブルを参照し、座標テーブルにない画素座標の参照座標を、例えば、線形補間を用いて補間する。座標補間部１４２は、補間した座標テーブルを画像補間部１４４に出力する。
フレームバッファ１４３は、入力部１３から入力された映像信号の例えば、１フレーム分を一時記憶する。
画像補間部１４４は、座標補間部１４２から座標テーブルが入力されると、該座標テーブルを参照し、参照座標の画素値を、例えば、画素補間フィルターでフレームバッファ１４３から読み出した映像信号に対して補間することで補正映像を生成する。画像補間部１４４は、生成した補正映像を投影部１５に出力する。
座標補間部１４２は、記憶部１４１から座標テーブルを読み出し、読み出した座標テーブルを参照し、座標テーブルにない画素座標の参照座標を、例えば、線形補間を用いて補間する。座標補間部１４２は、補間した座標テーブルを画像補間部１４４に出力する。
フレームバッファ１４３は、入力部１３から入力された映像信号の例えば、１フレーム分を一時記憶する。
画像補間部１４４は、座標補間部１４２から座標テーブルが入力されると、該座標テーブルを参照し、参照座標の画素値を、例えば、画素補間フィルターでフレームバッファ１４３から読み出した映像信号に対して補間することで補正映像を生成する。画像補間部１４４は、生成した補正映像を投影部１５に出力する。
図５は、本実施形態に係る生成部１２の動作の一例を示すフローチャートである。
ステップＳＴ１０１において、第１変換係数算出部１２１１は、出力座標から入力座標への第１変換の変換係数を算出する。
ステップＳＴ１０２において、第１変換係数算出部１２１２は、入力座標から出力座標への第２変換の変換係数を算出する。
ステップＳＴ１０３において、変換部１２２は、算出部１２１が算出した第１変換係数および第２変換係数から出力映像の出力座標（ｘ’，ｙ’）が参照する入力映像の入力座標（ｘ、ｙ）、すなわち座標（ｘｐｅｒ，ｙｐｅｒ）および座標（ｘｂｉｌ，ｙｂｉｌ）を計算する。
ステップＳＴ１０４において、合成部１２３は、変換部１２２が計算した座標（ｘｐｅｒ，ｙｐｅｒ）および座標（ｘｂｉｌ，ｙｂｉｌ）を合成する。
ステップＳＴ１０５において、座標テーブルに必要なすべての画素について処理（座標の計算・合成）が終了したか否かを判定する。すべての画素の処理が終了していない場合、ステップＳＴ１０３に戻る。一方、すべての画素の処理が終了した場合、生成部１２は、生成した座標テーブルを記憶部１４１に記憶させる。
ステップＳＴ１０１において、第１変換係数算出部１２１１は、出力座標から入力座標への第１変換の変換係数を算出する。
ステップＳＴ１０２において、第１変換係数算出部１２１２は、入力座標から出力座標への第２変換の変換係数を算出する。
ステップＳＴ１０３において、変換部１２２は、算出部１２１が算出した第１変換係数および第２変換係数から出力映像の出力座標（ｘ’，ｙ’）が参照する入力映像の入力座標（ｘ、ｙ）、すなわち座標（ｘｐｅｒ，ｙｐｅｒ）および座標（ｘｂｉｌ，ｙｂｉｌ）を計算する。
ステップＳＴ１０４において、合成部１２３は、変換部１２２が計算した座標（ｘｐｅｒ，ｙｐｅｒ）および座標（ｘｂｉｌ，ｙｂｉｌ）を合成する。
ステップＳＴ１０５において、座標テーブルに必要なすべての画素について処理（座標の計算・合成）が終了したか否かを判定する。すべての画素の処理が終了していない場合、ステップＳＴ１０３に戻る。一方、すべての画素の処理が終了した場合、生成部１２は、生成した座標テーブルを記憶部１４１に記憶させる。
図６は、本実施形態に係る映像処理装置を備えるプロジェクター１の使用状況Ｓ３、Ｓ４を示す説明図である。
プロジェクター１が投射する入力映像Ｇ２０は、例えば、直線Ｇ２１、Ｇ２２と円とを含む映像である。
プロジェクター１の使用状況Ｓ３において、プロジェクター１は、第１平面Ｆ１と第２平面Ｆ２とが所定の角度θで交わる部位に投射映像Ｇ２３を投影する。使用状況Ｓ３は、例えば、入力映像Ｇ２０に対し、第２変換のみを用いて歪み補正を行ったときの投射映像Ｇ２３を示している。第１平面Ｆ１および第２平面Ｆ２に投影される投射映像Ｇ２３は、該投射映像中に映像の不連続が生じることはないが、入力映像Ｇ２０の直線Ｇ２１、Ｇ２２に対して歪み（たわみ）が生じた湾曲した線Ｇ２４、Ｇ２５となる。このとき、プロジェクター１が投影面に投影する液晶パネル上の映像Ｐａ５においても、入力映像Ｇ２０の直線Ｇ２１、Ｇ２２に対して歪み（たわみ）が生じた湾曲した線Ｇ２７、Ｇ２８となる。
プロジェクター１が投射する入力映像Ｇ２０は、例えば、直線Ｇ２１、Ｇ２２と円とを含む映像である。
プロジェクター１の使用状況Ｓ３において、プロジェクター１は、第１平面Ｆ１と第２平面Ｆ２とが所定の角度θで交わる部位に投射映像Ｇ２３を投影する。使用状況Ｓ３は、例えば、入力映像Ｇ２０に対し、第２変換のみを用いて歪み補正を行ったときの投射映像Ｇ２３を示している。第１平面Ｆ１および第２平面Ｆ２に投影される投射映像Ｇ２３は、該投射映像中に映像の不連続が生じることはないが、入力映像Ｇ２０の直線Ｇ２１、Ｇ２２に対して歪み（たわみ）が生じた湾曲した線Ｇ２４、Ｇ２５となる。このとき、プロジェクター１が投影面に投影する液晶パネル上の映像Ｐａ５においても、入力映像Ｇ２０の直線Ｇ２１、Ｇ２２に対して歪み（たわみ）が生じた湾曲した線Ｇ２７、Ｇ２８となる。
一方、プロジェクター１の使用状況Ｓ４において、プロジェクター１は、第１平面Ｆ１と第２平面Ｆ２とが所定の角度θで交わる部位に投射映像Ｇ２９を投影する。使用状況Ｓ４は、例えば、入力映像Ｇ２０に対し、第１変換のみを用いて歪み補正を行ったときの投射映像Ｇ２９を示している。ユーザーが投射映像Ｇ２９における頂点の位置座標を正確に設定することにより、第１平面Ｆ１および第２平面Ｆ２に投影される投射映像Ｇ２９は、該投射映像中に映像の不連続が生じることはなく、入力映像Ｇ２０の直線Ｇ２１、Ｇ２２に対しても歪み（たわみ）が生じることがない線Ｇ３０、Ｇ３１となる。このとき、プロジェクター１が投影面に投影する液晶パネル上の映像Ｐａ６においても、入力映像Ｇ２０の直線Ｇ２１、Ｇ２２に対して歪み（たわみ）が生じることがない線Ｇ３３、Ｇ３４となる。しかしながら、ユーザーが頂点の位置座標を正確に入力するのは困難であり、正確に頂点の位置座標を設定できない場合は、図１における使用状況Ｓ２に示した投射映像のように、投射映像中に映像の不連続が生じてしまう。
図７は、本実施形態に係る合成部１２３が第１変換と第２変換との座標を合成するときの一例を説明する説明図である。
合成部１２３は、第１平面と第２平面とが所定の角度θで交わる部位に投影する投射映像を、第１変換を用いた変換座標と、第２変換を用いた変換座標とを重みＷｘおよび重みＷｙをつけて合成する。
第１平面と第２平面との交線Ｌ２上の座標において、合成部１２３は、第２変換による変換座標が例えば、第２変換の影響が１００％となる重みをつけて座標を合成する。また、補正形状の左辺Ｌと右辺Ｒにおいて、合成部１２３は、第１変換による変換座標が例えば、第１変換の影響が１００％となる重みをつけて座標を合成する。左辺Ｌおよび右辺Ｒと交線Ｌ２との間においては、合成部１２３は、左辺Ｌおよび右辺Ｒから交線Ｌ２に近づくほど、第２変換の重みが重くなるように重みを変化させて座標を合成する。
合成部１２３は、第１平面と第２平面とが所定の角度θで交わる部位に投影する投射映像を、第１変換を用いた変換座標と、第２変換を用いた変換座標とを重みＷｘおよび重みＷｙをつけて合成する。
第１平面と第２平面との交線Ｌ２上の座標において、合成部１２３は、第２変換による変換座標が例えば、第２変換の影響が１００％となる重みをつけて座標を合成する。また、補正形状の左辺Ｌと右辺Ｒにおいて、合成部１２３は、第１変換による変換座標が例えば、第１変換の影響が１００％となる重みをつけて座標を合成する。左辺Ｌおよび右辺Ｒと交線Ｌ２との間においては、合成部１２３は、左辺Ｌおよび右辺Ｒから交線Ｌ２に近づくほど、第２変換の重みが重くなるように重みを変化させて座標を合成する。
なお、上述した実施形態において、頂点の位置座標をユーザーが入力するとしたが、３次元オブジェクトを用いて自動で頂点の位置座標または交線を設定してもよい。また、本実施形態において、第１平面と第２平面とが凹状に交わる部位にプロジェクター１が映像を投影すると説明したが、本発明はこれに限定されず、第１平面と第２平面とが凸状に交わる部位にプロジェクター１が映像を投影するようにしてもよい。これにより、２つの平面が凸状に交わる部位に映像を投影する場合においても２つの面が凹状に交わる部位に映像を投影する場合と同様の効果を得ることができる。
このように、本実施形態によれば、映像処理装置は、第１平面と第２平面とが所定の角度を有して交わる部位に投影する映像の台形歪みを補正する映像処理装置において、台形歪みを補正するための第１座標変換において参照される第１座標と台形歪みを補正するための第２座標変換において参照される第２座標とを算出する変換部１２２と、変換部１２２が算出した第１座標と第２座標とを合成した合成座標を生成する合成部１２３と、合成部１２３が生成した合成座標を用いて、台形歪みを補正するための座標変換を行う補正部１４と、を備える。
これにより、第１平面と第２平面とが交わる部位に映像を投影する際に、台形歪みを補正するための２つの座標変換（第１座標変換および第２座標変換）で参照される座標（第１座標および第２座標）を合成し、合成した座標を用いた座標変換により台形歪みを補正するため、各座標変換の特性を活かした補正を行うことが可能となり、投射映像の連続性を保ち、ユーザーの利便性を向上させることができる。
なお、上述した実施形態における映像処理装置、プロジェクターの一部、または全部をコンピューターで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピューター読み取り可能な記憶媒体に記憶して、この記憶媒体に記憶されたプログラムをコンピューターシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。
なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、映像処理装置、プロジェクターに内蔵されたコンピューターシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピューター読み取り可能な記憶媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピューター読み取り可能な記憶媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバーやクライアントとなるコンピューターシステム内部の揮発性メモリーのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピューターシステムにすでに記憶されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
また、上述した実施形態における映像処理装置、プロジェクターの一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現しても良い。映像処理装置、プロジェクターの各機能ブロックは個別にプロセッサー化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサー化しても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサーで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４ 使用状況
Ｌ１、Ｌ２ 交線
Ｌ 左辺
Ｒ 右辺
１ プロジェクター
１１ 操作部
１２ 生成部
１３ 入力部
１４ 補正部
１５ 投影部
１２１ 算出部
１２１１ 第１変換係数算出部
１２１２ 第２変換係数算出部
１２２ 変換部
１２２１ 第１変換部
１２２２ 第２変換部
１２３ 合成部
１４１ 記憶部
１４２ 座標補間部
１４３ フレームバッファ
１４４ 画像補間部
Ｌ１、Ｌ２ 交線
Ｌ 左辺
Ｒ 右辺
１ プロジェクター
１１ 操作部
１２ 生成部
１３ 入力部
１４ 補正部
１５ 投影部
１２１ 算出部
１２１１ 第１変換係数算出部
１２１２ 第２変換係数算出部
１２２ 変換部
１２２１ 第１変換部
１２２２ 第２変換部
１２３ 合成部
１４１ 記憶部
１４２ 座標補間部
１４３ フレームバッファ
１４４ 画像補間部
Claims (8)
- 第１平面と第２平面とが所定の角度を有して交わる部位に投影する映像の台形歪みを補正する映像処理装置において、
前記台形歪みを補正するための第１座標変換において参照される第１座標と前記台形歪みを補正するための第２座標変換において参照される第２座標とを算出する変換部と、
前記変換部が算出した前記第１座標と前記第２座標とを合成した合成座標を生成する合成部と、
前記合成部が生成した前記合成座標を用いて、前記台形歪みを補正するための座標変換を行う補正部と、
を備えること
を特徴とする映像処理装置。 - 前記第１座標変換は、前記第１平面と前記第２平面との交線において前記映像に不連続が生じ得る変換であり、前記第２座標変換は、前記交線において前記映像に不連続が生じ得ない変換であること
を特徴とする請求項１に記載の映像処理装置。 - 前記第１座標変換は、射影変換であり、前記第２座標変換は、一次式の変換であること
を特徴とする請求項２に記載の映像処理装置。 - 前記合成部は、前記第１座標と、前記第２座標とに重みを付けて合成すること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の映像処理装置。 - 前記合成部は、前記第１平面と前記第２平面との交線に近づくほど前記第２座標の重みが重くなるように前記第１座標と前記第２座標とを合成すること
を特徴とする請求項４に記載の映像処理装置。 - 前記合成部は、前記第１座標と、前記第２座標とに、水平方向と垂直方向とで異なる重みを付けて合成すること
を特徴とする請求項４または請求項５に記載の映像処理装置。 - 第１平面と第２平面とが所定の角度を有して交わる部位に投影する映像の台形歪みを補正する映像処理装置を備えるプロジェクターにおいて、
前記台形歪みを補正するための第１座標変換において参照される第１座標と前記台形歪みを補正するための第２座標変換において参照される第２座標とを算出する変換部と、
前記変換部が算出した前記第１座標と前記第２座標とを合成した合成座標を生成する合成部と、
前記合成部が生成した前記合成座標を用いて、前記台形歪みを補正するための座標変換を行う補正部と、
前記補正部が前記座標変換を行った映像を投影する投影部と、
を備えることを特徴とするプロジェクター。 - 第１平面と第２平面とが所定の角度を有して交わる部位に投影する映像の台形歪みを補正する映像処理方法において、
前記台形歪みを補正するための第１座標変換において参照される第１座標と前記台形歪みを補正するための第２座標変換において参照される第２座標とを算出する算出ステップと、
前記算出ステップにおいて算出された前記第１座標と前記第２座標とを合成した合成座標を生成する合成ステップと、
前記合成ステップにおいて生成された前記合成座標を用いて、前記台形歪みを補正するための座標変換を行う補正ステップと、
を有することを特徴とする映像処理方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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